1、课时作业(四十一)化学实验方案的设计、评价及探究实验1(2018天津卷,4)由下列实验及现象推出的相应结论正确的是()实验现象结论A某溶液中滴加K3Fe(CN)6溶液产生蓝色沉淀原溶液中有Fe2,无Fe3B向C6H5ONa溶液中通入CO2溶液变浑浊酸性:H2CO3C6H5OH C向含有ZnS和Na2S的悬浊液中滴加CuSO4溶液生成黑色沉淀Ksp(CuS)Ksp(ZnS)D某溶液中加入Ba(NO3)2溶液再加足量盐酸产生白色沉淀仍有白色沉淀原溶液中有SOBB对:符合较强酸制较弱酸的原理。A错:可以证明含有Fe2,但不能确定是否含有Fe3。C错:由于ZnS难溶而Na2S易溶,且浓度未知,向悬浊液
2、中滴加CuSO4溶液产生黑色沉淀,不能比较ZnS和CuS的Ksp大小。D错:若原溶液中存在SO,也会产生同样的现象。2(2018江苏卷,12)根据下列实验操作和现象所得出的结论正确的是()选项实验操作和现象结论A向苯酚浊液中滴加Na2CO3溶液,浊液变清苯酚的酸性强于H2CO3的酸性B向碘水中加入等体积CCl4,振荡后静置,上层接近无色,下层显紫红色I2在CCl4中的溶解度大于在水中的溶解度C向CuSO4溶液中加入铁粉,有红色固体析出Fe2的氧化性强于Cu2的氧化性D向NaCl、NaI的混合稀溶液中滴入少量稀AgNO3溶液,有黄色沉淀生成Ksp(AgCl)Ksp(AgI)BB对:向碘水中加入等
3、体积CCl4,振荡后静置,上层接近无色,下层显紫红色,由于CCl4的密度大于水,则下层是有机层,从而得出结论:I2在CCl4中的溶解度大于在水中的溶解度。A错:苯酚与Na2CO3溶液反应生成苯酚钠和NaHCO3,故实验的结论应是苯酚的酸性强于HCO。C错:向CuSO4溶液中加入铁粉,有红色固体析出,发生反应:Cu2Fe=Fe2Cu,Cu2是氧化剂,Fe2是氧化产物,则氧化性:Cu2Fe2。D错:向NaCl、NaI的混合稀溶液中滴入少量稀AgNO3溶液,有黄色沉淀生成,说明生成AgI沉淀,得出结论:c(Ag)c(I)Ksp(AgI)。由于题目未指明NaCl、NaI物质的量浓度大小,故无法根据生成
4、沉淀的先后比较Ksp(AgCl)、Ksp(AgI)的大小。3(2019河北石家庄模拟)AgNO3是中学化学常用试剂,某兴趣小组设计如下实验探究其性质。IAgNO3的热稳定性AgNO3受热易分解,用下图装置加热AgNO3固体,试管内有红棕色气体生成,一段时间后,在末端导管口可收集到无色气体a。(1)实验室检验气体a的方法为_。(2)已知B中只生成一种盐,据此判断AgNO3受热分解的化学方程式为_。(3)从安全角度考虑,上述实验装置存在一处明显缺陷,改进措施为_。. AgNO3与盐溶液的反应(4)甲同学认为试管中产生银镜是Fe2所致,其离子方程式为_;乙同学认为要判断该观点正确,需增加如下实验,取
5、2 mL 0.5mol/L AgNO3溶液于试管中,向其中满加几滴_,若只产生白色远淀,证明甲同学观点正确。(5)已知:AgSCN为白色沉淀。试管中红色褪去的原因为_(请从平衡移动的角度解释)。(6)设计实验证明Ksp(AgI)Ksp(AgSCN)。限选试剂:0.1 mol/L AgNO3溶液、0.1 mol/L KI溶液、0.1 mol/L KSCN溶液_。解析(1)根据实验,加热硝酸银,有红棕色气体产生,说明产生NO2,通过装置B后,在末端导管口可收集到无色气体,无色气体可能为氧气,检验氧气的方法是将带火星的木条放至导管口,木条复燃;(2)NO2与NaOH反应:2NO22NaOH=NaNO
6、2NaNO3H2O,氧气能把NaNO2氧化成NaNO3,根据信息,B中只生成一种盐,说明氧气过量,根据得失电子数目守恒,Ag的化合价降低,推断出硝酸银受热分解的方程式为:2AgNO32Ag2NO2O2;(3)NO2能与NaOH发生反应,容易造成导管内的气体压强减小,容易引起倒吸,因此 A、B装置之间连接一个防倒吸的安全瓶;(4)Ag的氧化性比Fe3强,因此发生AgFe2=Fe3Ag;根据的实验现象以及若只产生白色沉淀,证明甲同学观点正确,推出所加溶液为0.5molL1(NH4)2SO4;(5)溶液中发生Fe33SCNFe(SCN)3使局部变红;振荡试管时,过量的Ag与SCN反应生成AgSCN沉
7、淀,降低了c(SCN),平衡逆向移动,溶液褪色;(6)方案一:向盛有0.1 molL1 AgNO3溶液的试管中滴加0.1 molL1 KSCN溶液至不再有白色沉淀生成,向其中滴加0.1 molL1 KI溶液,白色沉淀转化为黄色沉淀,则证明Ksp(AgI)Ksp(AgSCN)。方案二:将等体积的0.1 molL1 KSCN溶液和0.1 molL1 KI溶液混合,向混合液中滴加0.1 molL1 AgNO3溶液,若生成黄色沉淀,则证明Ksp(AgI)Ksp(AgSCN)。答案(1)将带火星的木条放至导管口,木条复燃(2)2AgNO32Ag2NO2O2(3)A、B装置之间连接一个防倒吸的安全瓶(4)
8、AgFe2=AgFe30.5 mol/L (NH4)2SO4溶液(5)溶液中发生Fe33SCNFe(SCN)3使局部变红;振荡试管时,过量的Ag与SCN反应生成AgSCN沉淀,降低了c(SCN),平衡逆向移动,溶液褪色(6)方案一:向盛有0.1 mol/L AgNO3溶液的试管中滴加0.1 mol/L KSCN溶液至不再有白色沉淀生成,向其中滴加0.1 mol/L KI溶液,白色沉淀转化为黄色沉淀,则证明Ksp(AgI)Ksp(AgSCN)。方案二:将等体积的0.1 mol/L KSCN溶液和0.1 mol/L KI溶液混合,向混合液中滴加0.1 mol/L AgNO3溶液,若生成黄色沉淀,则
9、证明Ksp(AgI)Ksp(AgSCN)。4(2019辽宁丹东一模)某化学实验小组的同学将打磨过的镁条投入到滴有酚酞的饱和NaHCO3溶液中,发现反应迅速,产生大量气泡和白色不溶物,溶液的浅红色加深。该小组同学对白色不溶物的成分进行了探究和确定。I提出假设:(1)甲同学:可能只是MgCO3;乙同学:可能只是_;丙同学:可能是xMgCO3yMg(OH)2。(2)在探究沉淀成分前,需将沉淀从溶液中过滤、洗涤、低温干燥,洗涤沉淀的操作方法是_。.定量实验探究:取一定量已干燥过的沉淀样品,利用下列装置测定其组成(部分固定夹持装置未画出),经实验前后对比各装置的质量变化来分析沉淀样品的组成,得出丙同学的
10、假设是正确的。请回答下列问题:(3)写出xMgCO3yMg(OH)2受热分解的化学方程式_。(用x、y 表示)(4)实验中合理的实验装置连接顺序为;e_。(各装置只使用一次)实验一段时间后,当装置B中_(填实验现象)时,停止加热,说明沉淀样品已完全分解,然后打开f处的活塞,缓缓通入空气数分钟的目的是_。指导老师认为在上述实验装置末端还需再连接一个装置D,若无此装置,则会使测出的xy的值_(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。(5)若改进实验后,最终装置B质量增加m克,装置D质量增加n克,则xy_(用含m、n 的代数式表示)。解析I(1)综合甲和丙的假设,乙的假设只能是Mg(OH)2;(2)洗涤沉
11、淀的操作方法是向过滤器中沿玻璃棒注入蒸馏水至浸没沉淀,待水自然流下后重复操作23次;.(3)根据原子守恒可知xMgCO3yMg(OH)2受热分解的化学方程式为xMgCO3yMg(OH)2(xy)MgOxCO2yH2O;(4)根据各装置的特点可以发现该定量实验是这样设计的,先用除去二氧化碳和水的空气把整套装置内的空气排尽,再把一定质量的沉淀样品加热让其完全分解,分解产生的气体先通过浓硫酸吸收水,再通过碱石灰吸收二氧化碳,分别称量浓硫酸和碱石灰的增重,即可计算出样品的组成。所以合理的实验装置连接顺序为efabcdgh;实验一段时间后,当装置B中无气泡冒出时,停止加热,说明沉淀样品完全分解;然后打开
12、f处的活塞,缓缓通入空气数分钟的目的是将装置中生成的CO2和水蒸气排入后续装置被碱石灰和浓硫酸充分吸收;指导老师认为在上述实验装置末端还需再连接一个装置D,其目的是防止空气中的水蒸气和二氧化碳被原来的D装置吸收,以致因测得二氧化碳的质量偏大导致碳酸镁的含量偏多,所以若无此装置,会使测出的xy的值偏大;(5)若改进实验后,最终装置B质量增加m克,水的物质的量是mol。装置D质量增加n克,即CO2的物质的量是mol,则根据原子守恒可知xymol9n22m。答案(1)Mg(OH)2(2)向过滤器中加入蒸馏水至浸没沉淀,待水自然流下后,重复操作23次(3)xMgCO3 yMg(OH)2(xy)MgOx
13、CO2yH2O(4)fabcdgh无气泡冒出排出装置中的CO2和水蒸气偏大(5)9n22m5为了探究AgNO3的氧化性和热稳定性,某化学兴趣小组设计了如下实验。.AgNO3的氧化性将光亮的铁丝伸入AgNO3溶液中,一段时间后将铁丝取出。为检验溶液中Fe的氧化产物,将溶液中的Ag除尽后,进行了如下实验。可选用的试剂:KSCN溶液、K3Fe(CN)6溶液、氯水。(1)请完成下表:操作现象结论取少量除尽Ag后的溶液于试管中,加入KSCN溶液,振荡_存在Fe3取少量除尽Ag后的溶液于试管中,加入_,振荡_存在Fe2实验结论Fe的氧化产物为Fe2和Fe3.AgNO3的热稳定性用如图所示的实验装置A加热A
14、gNO3固体,产生红棕色气体,在装置D中收集到无色气体。当反应结束后,试管中残留固体为黑色。(2)装置B的作用是_。(3)经小组讨论并验证该无色气体为O2,其验证方法是_。(4) 查阅资料Ag2O和粉末状的Ag均为黑色;Ag2O可溶于氨水。提出设想试管中残留的黑色固体可能是:.Ag;.Ag2O;.Ag和Ag2O。实验验证该小组为验证上述设想,分别取少量黑色固体放入试管中,进行了如下实验。实验编号操作现象a加入足量氨水,振荡黑色固体不溶解b加入足量稀硝酸,振荡黑色固体溶解,并有气体产生实验评价根据上述实验,不能确定固体产物成分的实验是_(填实验编号)。实验结论根据上述实验结果,该小组得出AgNO
15、3固体热分解的产物有_。解析(1)检验Fe3可用KSCN溶液,现象为溶液呈红色。检验Fe2可用K3Fe(CN)6溶液,Fe2与K3Fe(CN)6反应可产生蓝色沉淀。(2)装置B的作用为防止溶液倒吸进入试管中。(3)O2的检验方法为用带火星的木条伸入集气瓶内,木条复燃。(4)由题干信息可知,Ag2O可溶于氨水,实验a加入足量氨水,固体不溶解,所以固体成分为Ag;而Ag和Ag2O都溶于稀HNO3,所以实验b不能确定固体成分。答案(1)溶液呈红色K3Fe(CN)6溶液产生蓝色沉淀(2)防倒吸(3)用带火星的木条伸入集气瓶内,木条复燃,证明无色气体为O2(4)bAg、NO2、O26(2019广东六校联
16、考)某化学小组拟采用如下装置(夹持和加热仪器已略去)来电解饱和食盐水,并用电解产生的H2还原CuO粉末来测定Cu的相对原子质量,同时检验氯气的氧化性。(1)写出装置甲的电解总反应方程式_。(2)为完成上述实验,正确的连接顺序为E_(填写连接的字母)。(3)对硬质玻璃管里的氧化铜粉末进行加热前,需要先通一段时间某气体并检验该气体的纯度,检验该气体已经纯的具体的操作和现象为_。(4)乙装置的a瓶溶液可选用_。A淀粉碘化钾溶液B酸性高锰酸钾溶液C硫化钠溶液DFe(NO3)2溶液(5)若a瓶中盛放过量的NaHSO3溶液,写出发生的离子反应方程式_。(6)为测定Cu的相对原子质量,设计了如下甲、乙两个实
17、验方案。精确测量硬质玻璃管的质量为a g,加入CuO后,精确测量硬质玻璃管和CuO的总质量为b g , 实验完毕后:甲方案:通过精确测量硬质玻璃管和Cu粉的总质量为c g, 进而确定Cu的相对原子质量。乙方案:通过精确测定生成水的质量d g,进而确定Cu的相对原子质量。乙方案不足之处是_。按甲方案进行计算,Cu的相对原子质量为_。(用含a、b、c的式子来表示)解析(1)电解饱和食盐水生成氢氧化钠、氯气、氢气,反应的总反应方程式为2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2。(2)A是阴极,阴极上产生的是氢气,B是阳极,阳极上产生的是氯气,要用氢气来还原氧化铜,所以A连接E,干燥氢气后用氢气来还原氧化
18、铜,所以B连接C。(3)氢气属于易燃气体,对硬质玻璃管里的氧化铜粉末进行加热前,需要先通一段时间某氢气,以排除装置中的空气,检验氢气的纯度的方法为用排水法收集一小试管该气体,用拇指堵住试管口,移近酒精灯火焰,松开拇指,如果听到轻微的爆鸣声,说明该气体已纯。(4)检验氯气的氧化性可以利用还原性的物质发生反应,且有明显的现象,可以把氯气通入淀粉碘化钾溶液发生氧化还原反应,生成碘单质遇淀粉变蓝;也可以将氯气通入硫化钠溶液中,反应生成淡黄色的沉淀,氯气与酸性高锰酸钾溶液不反应,氯气与硝酸亚铁反应不能证明是氯气的氧化性,可能是硝酸的氧化性,故选AC;(5)若a瓶中盛放过量的NaHSO3溶液,氯气将亚硫酸
19、氢钠氧化为硫酸钠,反应的离子反应方程式为4HSOCl2=SO2Cl3SO22H2O。(6)在乙方案中,装置中U型管会吸收空气中的CO2和水,会导致测定Cu的相对原子质量有误差,所以乙方案不合理,甲合理;根据甲方案,设金属铜的原子量为M,则CuOCuM16Mbaca则:,解得:M。答案(1)2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2(2)ABC(3)用排水法收集一小试管该气体,用拇指堵住试管口,移近酒精灯火焰,松开拇指,如果听到轻微的爆鸣声,说明该气体已纯(4)AC(5)4HSOCl2=SO2Cl3SO22H2O(6)空气中的CO2和H2O可以通过D口进入U形管造成所测水质量偏大16(ca)/(bc)